SU369388A1 - Оптический способ измерения отклонения от номинального размера детали - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области измерительной техники, а именно к оптическим измерительным средствам, и используетс  дл  контрол  с высокой точностью отклонений от номинального размера сверхточных оптических деталей и деталей приборостроени , проводимого , например, в услови х термостатировани .

Известен оптический способ измерени  отклонени  от номинального размера детали, заключающийс  в том, что определ ют смещение светового пучка и соответствующее ему перемещение оптического элемента, по которому суд т об отклонении размера.

Известный способ, основанный на определении смещени , вызванного прело1 1лением лучей в оптическом элементе, не дает возможности измер ть доли микрометра с достаточной точностью.

Основанные на этом способе оптические компенсаторы в виде клиньев, плоскопараллельной пластинки, линз и т. д. имеют общую погрешность измерени , состо щую из трех погрешностей: погрещности аттестации шкал, погрешности совмещени  щтрихов и погрешности отсчета.

Все указанные погрешности имеют одинаковую величину и одинаково вли ют на точность измерени .

Предлагаемый способ отличаетс  от известного тем, что, с целью повыщени  точности измерени , определ ют смещение отраженного от оптического элемента светового пучка, вызванное  влением переноса световой энергии вдоль поверхности раздела двух сред при полном внутреннем отражении и определ емое зависимостью:

l/--(irr

где d - величина смещени  отраженного светового пучка лучей,

k - посто нный коэффициент, «1 - показатель преломлени  вещества

оптического элемента, 2 - показатель преломлени  среды, граничащей с оптичесним элементом, X - длина волны света, Ф - угол отражени  светового пучка от поверхности оптического элемента.

По теории полного внутреннего отражени , основанной на уравнени х Максвелла, это отражение выражено не резко на границе между оптически плотной и неплотной средой. Замечено , что на месте падени  светового пучка энерги  света переходит в менее плотную среду , т. е. переходит поверхность раздела, а затем в другом месте полностью возвращаетс  в первую, более плотную среду.

Таким образом, имеет место некоторое смещение d отраженпого пучка лучей. Анализиру  формулу, можно установить, что измен   угол отражени  ф пучка лучей в диапазоне углов полного внутреннего отражени , т. е. приблизительно от 43° и выше, получим очень малую величину смещени  d светового пучка, отраженного гранью оптического элемента.

На основании этого  влени  разработан способ измерени  малых отклонений размеров , по которому поворотом оптического элемента измен ют угол отражени  светового пучка от отражающей грани, что в свою очередь вызывает параллельное смещение пучка. Совмеща  световой индекс, образованный пучком лучей, с границей измер емой величины , компенсируют отклонение размера и затем по углу поворота оптического элемента определ ют это отклонение.

Предлагаемый способ позвол ет получить очень большой масштаб измерени . Большой масштаб измерени  позвол ет свести погрешность отсчета к погрещности высшего пор дка малости по сравнению с двум  другими, котора  вследствие этого, не будет вли ть на точность измерени .

Нелинейностью зависимости смещени  d пучка лучей можно пренебречь, использу  диапазон углов отражени  гр примерно от 60° до

85°, в котором эта зависимость приближаетс  к линейной.

Предмет изобретени 

Оптический способ измерени  отклонени  от номинального размера детали, заключающийс  в том, что определ ют смещение светового пучка и соответствующее ему перемещение оптического элемента, по которому суд т об отклонении размера, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , определ ют смещение отраженного от оптического элемента светового пучка, вызванное  влением переноса световой энергии вдоль поверхности раздела двух сред при полном внутреннем отражении и определ емое зависимостью:

d (r

е d - величина смещени  отраженного светового пучка лучей, k - посто нный коэффициент, Л - показатель преломлени  вещества

оптического элемента, П2 - показатель преломлени  среды, граничащей с оптическим элементом, К - длина волны света, Ф - угол отражени  светового пучка от поверхности оптического элемента.